專題1受力分析與物體平衡

1、專題1 第1講受力分析與物體平衡1(2011·北京重點中學模擬)質點在三個共點力F1、F2、F3的作用下處于平衡狀態(tài)，如圖所示則它們的大小關系是()AF1>F2>F3BF1>F3>F2CF3>F1>F2 DF2>F1>F3答案C解析三個共點力F1、F2、F3平衡，則三個力首尾相連組成一個封閉三角形，力的矢量圖如圖所示，由數(shù)學知識可知，選項C正確2(2011·大連模擬)如圖所示，A和B兩物塊的接觸面是水平的，A與B保持相對靜止一起沿固定斜面勻速下滑，在下滑過程中B的受力個數(shù)為()A3B4C5D6答案B解析A與B相對靜止一起沿斜面

2、勻速下滑，可將二者當作整體受力分析，再對B受力分析，可知B受到的力有：重力GB，A對B的壓力，斜面對B的支持力和摩擦力，選項B正確3(2011·合肥模擬)如圖所示，兩個完全相同的質量分布均勻的光滑小球，靜止在內壁光滑的半球形碗底，兩球之間相互作用力的大小為F1，小球對碗的壓力大小均為F2，若兩小球質量不變，而半徑均減小為原來的一半，則()AF1和F2均變大 BF1和F2均變小CF1變大，F(xiàn)2變小 DF1變小，F(xiàn)2變大答案B解析對左邊小球進行受力分析如圖所示，則F1Gtan，F(xiàn)2，若兩小球半徑均減小，則減小，則F1和F2均變小，選項B正確4(2011·皖南八校模擬)將四塊相同

3、的堅固石塊壘成圓弧形的石拱，其中第3、4塊固定在地基上，第1、2塊間的接觸面是豎直的，每塊石塊的兩個側面間所夾的圓心角為30°，假定石塊間的摩擦力可以忽略不計，則第1、2塊石塊間的作用力和第1、3塊石塊間的作用力的大小之比為()A1/2 B./2C./3 D.答案B解析對第1塊石塊進行受力分析如圖所示，第1塊石塊受三個力的作用而處于平衡狀態(tài)，這三個力分別為G、F21、F31，由幾何關系知：sin60°5(2011·佛山模擬)質量為m的體操運動員，雙手握住單杠，雙臂豎直，懸吊在單杠下，當他增大雙手間距離時()A每只手臂的拉力將減小B每只手臂的拉力可能等于mgC每只手

4、臂的拉力一定小于mgD兩只手臂的拉力總是大小相等、方向相反答案B解析將運動員受力分析如圖所示，兩只手臂的拉力總是大小相等，但方向都沿手臂向上，選項D錯誤；由平衡條件可知，2T·cosmg，解得T，當他增大雙手間距離時，角增大，每只手臂的拉力將增大，選項A錯誤；當60°時，Tmg，當0°60°，T<mg，當60°<<90°時，T>mg，選項B正確而C錯誤6(2011·江蘇)如圖所示，傾角為的等腰三角形斜面固定在水平面上，一足夠長的輕質綢帶跨過斜面的頂端鋪放在斜面的兩側，綢帶與斜面間無摩擦現(xiàn)將質量分別為M

5、、m(M>m)的小物塊同時輕放在斜面兩側的綢帶上兩物塊與綢帶間的動摩擦因數(shù)相等，且最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等在角取不同值的情況下，下列說法正確的有()A兩物塊所受摩擦力的大小總是相等B兩物塊不可能同時相對綢帶靜止CM不可能相對綢帶發(fā)生滑動Dm不可能相對斜面向上滑動 答案AC解析由于綢帶的質量不計，若兩物塊對其摩擦力大小不相等，那么綢帶將獲得無限大的加速度，因此是不可能的，所以選項A正確；若兩物塊同時相對綢帶滑動，兩物塊對綢帶的滑動摩擦力不相等，綢帶要獲得無限大的加速度，這是不可能的，但兩物塊可同時相對綢帶靜止，而綢帶是運動的，由于綢帶的質量不計，設兩物塊同時相對綢帶靜止，對M：Mg

6、sinfma，對m：fmgsinma，Mgsinmgsin(Mm)a，由以上三式解得：ff，可見這時兩物塊對綢帶的靜摩擦力大小相等，選項B錯誤；M若相對綢帶發(fā)生滑動，不論m靜止還是運動，M對綢帶的摩擦力一定大于m對綢帶的摩擦力，綢帶會獲得無限大的加速度，這是不可能的，選項C正確因M>m，m可以沿斜面向上滑動，選項D錯誤綜上選項A、C正確7(2011·東北師大附中模擬)一端裝有定滑輪的粗糙斜面體放在地面上，A、B兩物體通過細繩連接，并處于靜止狀態(tài)(不計繩的質量和繩與滑輪間的摩擦)，如圖所示，現(xiàn)用水平力F作用于物體B上，緩慢拉開一小角度，此過程中斜面體與物體A仍然靜止則下列說法正確

7、的是()A在緩慢拉開B的過程中，水平力F不變B斜面體所受地面的支持力一定不變C斜面體對物體A作用力的合力變大D物體A所受斜面體的摩擦力一定變大答案B解析對物體B受力分析如圖所示，則Fmg·tan，Tmg/cos，增大，F(xiàn)隨之增大，選項A錯誤；對整體，F(xiàn)Ff地，F(xiàn)NM總g，選項B正確；物體A所受斜面體的摩擦力開始并不知道其方向，故物體A所受斜面體的摩擦力的大小變化情況無法確定，斜面對物體A作用力的合力情況也無法確定，選項C、D均錯8(2011·濟南模擬)如圖所示，三根長度均為l的輕繩分別連接于C、D兩點，A、B兩端被懸掛在水平天花板上，相距2l.現(xiàn)在C點上懸掛一個質量為m的重

8、物，為使CD繩保持水平，在D點上可施加力的最小值為()Amg B.mgC.mg D.mg答案C解析對C點進行受力分析，由平衡條件可知，繩CD對C點的拉力FCDmgtan30°，對D點進行受力分析，繩CD對D點的拉力F2FCDmgtan30°，F(xiàn)1方向一定，則當F3垂直于繩BD時，F(xiàn)3最小，由幾何關系可知，F(xiàn)3FCDsin60°mg，選項C正確9(2011·金華模擬)如圖所示的四個圖中，AB、BC均為輕質桿，各圖中桿的A、B端都通過鉸鏈與墻連接，兩桿都在B處由鉸鏈連接，且系統(tǒng)均處于靜止狀態(tài)現(xiàn)用等長的輕繩來代替輕桿，能保持平衡的是()A圖中的AB桿可以用輕繩

9、代替的有甲、乙、丙B圖中的AB桿可以用輕繩代替的有甲、丙、丁C圖中的BC桿可以用輕繩代替的有乙、丙、丁D圖中的BC桿可以用輕繩代替的有甲、乙、丁答案B解析因為各圖中桿的A、B端都通過鉸鏈與墻連接，故輕桿是“自由桿”，桿中的力一定沿桿，若能用輕繩代替則桿對B點要產生拉力，四個圖中AB桿、BC桿對“B點”的作用力如圖所示，AB桿是拉力的是圖甲、丙、丁，BC桿是拉力的只有圖丙，因為繩對作用點只能產生拉力，故只有選項B正確10(2011·江南十校模擬)一傾角為30°的斜劈放在水平地面上，一物體沿斜劈勻速下滑現(xiàn)給物體施加如圖所示力F，F(xiàn)與豎直方向夾角為30°，斜劈仍靜止，則

10、此時地面對斜劈的摩擦力()A大小為零 B方向水平向右C方向水平向左 D無法判斷大小和方向答案A解析設物體質量為m，斜劈的質量為M，開始時物體沿斜劈勻速下滑，物體共受三個力的作用，分別為重力(mg)、支持力(mgcos30°)、摩擦力(mgcos30°)，由平衡條件可知，支持力與摩擦力的合力豎直向上，大小等于mg；對斜劈進行受力分析如圖所示，斜劈共受四個力的作用，分別為重力(Mg)、地面對斜劈的支持力(F地)、物體對斜劈的壓力(FNmgcos30°)、物體對斜劈的摩擦力(Ffmgcos30°)，則物體對斜劈的壓力與物體對斜劈的摩擦力的合力豎直向下，大小等于

11、mg，因此地面對斜劈摩擦力為0，即mgcos30°mgsin30°；現(xiàn)給物體施加與豎直方向成30°角的力F，F(xiàn)可分解為垂直于斜面壓物體的力F1和沿斜面向下的力F2，(mgF1)cos30°(mgF1)sin30°，F(xiàn)2的作用僅為給物體提供加速度，故斜劈在水平方向不受摩擦力，A正確11一個大人與一個小孩分別在河的兩邊，沿河岸拉一條船前進，大人的拉力為400N，方向如圖所示(未畫出小孩的拉力方向)，要使船在河中央平行河岸行駛，求小孩對船施加的最小力的大小和方向答案200N，垂直于河中心線解析為使船沿河中央平行河岸行駛，必須使大人與小孩的合力沿河中央

12、方向，如圖所示，根據(jù)力的三角形將F2的“箭尾”與F1的“箭頭”相連，只要F2的“箭頭”落在河的中心線上，F(xiàn)1、F2的合力F的方向就沿河中央方向與兩岸平行，故可畫出多個F2對應著多個F，但只有F2垂直于河中心線時，F(xiàn)2才取最小值，此時FminF1sin30°200N.12跳傘運動員是靠降落傘安全著地的假設降落傘全部打開時所受的阻力跟速度平方成正比(比例系數(shù)k20N·s2/m2)，某跳傘運動員和傘的總質量為72kg，若他從很高處全部打開降落傘后落地時的速度跟他不用降落傘從高度h處自由下落落地時的速度大小相等，試求h(不用降落傘下落時空氣阻力不計)答案1.8m解析跳傘運動員落地時

13、的速度v就是傘全部張開下落過程中的最大速度，這時他所受的合力為零mgFf0由題意：Ffkv2即mgkv20所以v2運動員不用降落傘，從h高處自由下落，v22gh由式和式得hm1.8m131999年，中國首次北極科學考察隊乘坐我國自行研制的“雪龍”號科學考察船對北極地區(qū)海域進行了全方位的卓有成效的科學考察，這次考察獲得了圓滿的成功，并取得了一大批極為珍貴的資料“雪龍”號科學破冰船不僅采用特殊的材料，而且船體的結構也應滿足一定的條件 ，以對付北極地區(qū)的冰層與冰塊，它是靠本身的重力壓碎周圍的冰塊，同時又能將碎冰塊擠向船底，如果碎冰塊仍擠在冰層與船幫之間，船幫由于受巨大的側壓力而可能解體為此，如圖所示，船幫與豎直面之間必須有一傾角，設船體與冰塊間的動摩擦因數(shù)為，試問使壓碎的冰塊能被擠向船底，角應滿足什么條件？答案>arctan解析如圖所示，以碎冰塊為研究對象，F(xiàn)N為船體對冰塊的擠壓力，F(xiàn)1為冰層對冰塊的壓力，F(xiàn)2為冰塊與船體的摩擦力由于FN、F1和F2都很巨大，碎冰塊的重力和浮力相對而言又很小，可以忽略不計(或將碎冰塊重力和浮力視為相等平衡，相互抵消)要使碎冰塊能擠向船底，則應有F1sin>